Средства передвижения: какая форма лап помогает животным ползать, лазать и плавать

Приблизительно 460 миллионов лет назад жизнь, зародившаяся в Мировом океане, выплеснулась на сушу. Пионерами ее освоения были растения, вслед за ними — животные. Выход на сушу потребовал от новоселов значительной перестройки всех систем и органов, в том числе конечностей, разнообразие строения которых должно было соответствовать разнообразию условий обитания на планете.

Цепкие лапки — находка для биоников

Многие членистоногие обладают фантастической способностью без видимых усилий перемещаться по гладким отвесным поверхностям. Увеличенное изо бражение лапки ложнослоника (небольшого жука, потребителя мертвой древесины) помогает разгадать секрет победы некоторых насекомых над силой притяжения. Его лапки густо покрыты волосками и щетинками разных форм и длины (от нескольких микрометров), причем часть их снабжена специаль ными грибообразными расширениями.

Именно такие волоски обеспечивают чрезвычайно плотное сцепление лапок жука с поверхностью субстрата. Этот принцип лег в основу создания уникальной клеящей ленты многоразового использования, созданной в 2007 году в Институте по изучению металлов имени Макса Планка в Штутгарте.

Похождения тюленя на суше

Для предков ластоногих млекопитающих суша не стала домом родным. Они вернулись к водному образу жизни, а их пятипалые конечности превратились в ласты, необходимые для плавания. У настоящих тюленей, к которым принадлежит тюлень обыкновенный, основным органом движения в воде служат вытянутые задние ласты, толкающие их обтекаемое тело вперед, как гребной винт подводной лодки.

Благодаря этому животные, проводящие в море три четверти своей жизни, стремительны и проворны в воде настолько, что легко ловят юрких рыб. Однако их ласты утратили способность сгибаться в пяточном сочленении и не могут слу жить опорой для тела при передвижении по суше. Вне воды настоящие тюлени довольно беспомощны: помогая когтями передних лап, они лишь скользят на брюхе по льду и прибрежным камням.

Мой дом — моя крепость

Сухопутные черепахи, к которым принадлежит и угольная, обитающая в северных и центральных районах Южной Америки, стали символом медлительности. Но проворство им вроде бы и ни к чему: от всяческих невзгод черепах защищает прочный и довольно массивный панцирь. Колонновидные конечности этих животных вполне справляются со своими функциями: они достаточно сильны, чтобы нести тяжелую ношу, а крепкие ногти помогают разгребать грунт.

При опасности, как известно, черепаха втягивает уязвимые части тела в панцирь, причем отверстие спереди оказывается прикрытым, как створками, уплощенными передними лапами. Они, в свою очередь, покрыты щитками и роговими чешуями, скрывающими сросшиеся между собой пальцы.

Принцип «поспешай не торопясь» оказался так удачен, что современные черепахи практически не отличаются от своих предков, появившихся в конце триаса примерно 220 миллионов лет назад.

Мертвая хватка мини-приматов

Тонкий лори — представитель группы полуобезьян, более примитивных, чем остальные приматы. Этот небольшой зверек обитает в тропических лесах Индии и Шри-Ланки. Всю жизнь он проводит в кронах деревьев, осторожно перемещаясь с ветки на ветку, собирая плоды и личинки насекомых.

Цепкие хватательные конечности — необходимый атрибут его образа жизни. На стопе лори место пятки занимает большой палец, противопоставленный остальным. Такое устройство ноги обеспечивает плотный обхват ветвей. Даже днем, когда лори спят, свернувшись в клубок, они держатся за ветки только задними лапами.

Особую функцию выполняет второй палец стопы этих животных, он короче всех остальных и оканчивается острым туалетным когтем. Используя его как расческу, лори приводят в порядок свою шерсть. Впрочем, эти чистюли регулярно смачивают ладони и ступни мочой, чтобы пометить «свои» ветки.

Зависнуть на неделю

Ленивец Гофмана — представитель двупалых ленивцев, обитающих в тропических лесах Южной Америки. Как и следует из названия, на передних лапах у них имеются только два пальца, вооруженные серповидно изогнутыми костями. Эти лалы-багры лучше всего подходят для того, чтобы цепляться за ветви деревьев и висеть вниз спиной. Именно в таком положении и проходит неторопливая жизнь ленивцев, питающихся листвой и иногда плодами.

Правда, при добывания еды им очень помогает и длинная шея, позволяющая объедать зелень на большом участке и не тратить энергии на перемещение тела. Впрочем, приблизительно раз в неделю животному все-таки приходится спускаться с высоты, чтобы освободить кишечник. Вот тут-то и выясняется, для чего нужны лемивцу когти: неистово размахивая длинными лапами со страшными «баграми», он может успешно обороняться от врагов на земле.

Энергия движения

Обыкновенная белка — один из лучших в мире древолазов. Рыжий зверек может молнией взвиться вверх по стволу, стремительно пробежать по ветке и перелететь на соседнее дерево. Пальцы белки снабжены острыми коготками, с размаху втыкающимися в кору дерева при приземлении, а стопы — мозолистыми бугорками, улучшающими сцепление.

Ее передние лапы — ловкие, с довольно длинными пальцами, ими белка может держать и поворачивать шишку или другое лакомство. Задние лапы — более длинные и сильные. Они обеспечивают мощный толчок: при беге и прыжках белка пролетает 3-4 метра по горизонтали и до 15 метров вниз. Ее ступни могут сильно выворачиваться назад, что позволяет спускаться по стволам даже вниз головой.

Легкая поступь гиганта

Африканский слон — самое крупное современное сухопутное животное. Несмотря на огромную массу тела, достигающую 6-7 тонн, слоны — неутомимые ходоки, способные за одну ночь преодолеть несколько десятков километров по джунглям, камням, болотным топям, к тому же при желании они могут ступать совершенно бесшумно. И все это благодаря особому строению стопы.

Ноги слонов пятипалые, но пальцы полностью скрыты под общим кожным покровом, так что снаружи видны только копытца. А главное — под кожей подошвы располагается «каблук» из желеобразной пружинящей ткани. Он позволяет рационально распре делять давление на стопу, амортизировать толчки при ходьбе и увеличивает площадь опоры.

Тише лезешь, дальше будешь

Хамелеоны лучше многих других рептилий приспособились к древесному образу жизни и на земле себя чувствуют неуютно. Природа снабдила их гибким цепким хвостом и своеобразными клешнями, что позволяет пресмыкающимся надежно обхватывать ветви, передвигаясь медленнее черепахи и впадая в задумчивость перед каждым шагом.

Пальцы на лапе коврового хамелеона, обитающего на Мадагаскаре, расположены так, что два из них противопоставлены трем остальным. Первые фаланги пальцев заключены в общий кожный чехол, поверхность которого покрыта бугристыми чешуйками, увеличивающими силу трения. Такое устройство даже не надо разворачивать при каждом шаге, ведь одна группа пальцев клешни хамелеона обращена наружу, а вторая вовнутрь.

Африканский скороход

Сокращение площади точки опоры при толчке — залог неутомимого быстрого бега. Среди млекопитающих признанными бегунами являются копытные, которые при движении опираются на кончики фаланг двух пальцев или даже одного, а среди птиц — африканские страусы.

Их научное название буквально означает «птица-верблюд». Его дали нелетающим птицам за внешнее сходство их длинных мускулистых ног, оканчивающихся двумя уплощенными мощными пальцами, с ногами верблюдов. Но в беге страусы, пожалуй, превосходят последних: при средней скорости бега 50 км/ч они способны на спринтерских дистан циях развить ее до 70 км/ч.

_{Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 1, январь 2010, частично обновлен в марте 2024}